淺談變壓吸附碳分子篩制氮機設備的氮氣純化

【工業(yè)中常用的空分制氮機】

1、深冷空分制氮：
    深冷空分制氮是一種傳統(tǒng)的制氮方法，已有近幾十年的歷史。它是以空氣為原料，經過壓縮、凈化，再利用熱交換使空氣液化成為液空。液空主要是液氧和液氮的混 合物，利用液氧和液氮的沸點不同(在1大氣壓下，前者的沸點為-183℃，后者的為-196℃)，通過液空的精餾，使它們分離來獲得氮氣。深冷空分制氮機復雜、占地面積大，基建費用較高，設備一次性投資較多，運行成本較高，產氣慢(12～24h），安裝要求高、周期較長。綜合設備、安裝及基建諸因素，3500Nm3／h以下的設備，相同規(guī)格的PSA裝置的投資規(guī)模要比深冷空分裝置低20％～50％。深冷空分制氮機宜于大規(guī)模工業(yè)制氮，而中、小規(guī) 模制氮就顯得不經濟。 

2、分子篩空分制氮(PSA或變壓吸附式)：
    在3000Nm3／h以下制氮機中頗具競爭力，越來越得到中、小型氮氣用戶的歡 迎，PSA制氮已成為中、小型氮氣用戶的首選方法。因為，以空氣為原料，以碳分子篩作為吸附劑，運用變壓吸附原理，利用碳分子篩對氧和氮的選擇性吸附而使氮和氧分離的方法，通稱PSA制氮。此法是七十年代迅速發(fā)展起來的一種新的制氮技術。與傳統(tǒng)制氮法相比，工藝流程簡單、自動化程度高、產氣快(15～30分鐘)、能耗低，產品純度可在較大范圍內根據用戶需 要進行調節(jié)，操作維護方便、運行成本較低、裝置適應性較強等特點。

3、膜空分制氮（中空纖維膜分離）：
    以空氣為原料，在一定壓力條件下，利用氧和氮等不同性質的氣體在膜中具有不同的滲透速率來使氧和氮分離。和其它制氮機相比它具有結構更為簡單、體積更 小、無切換閥門、維護量更少、產氣更快(≤3分鐘)、增容方便等優(yōu)點，它特別適宜于氮氣純度≤99.5％的中、小型氮氣用戶，有最佳功能價格比。而氮氣純 度在98%以上時，它與相同規(guī)格的PSA制氮機相比價格要高出15%以上。
      就PSA碳分子篩制氮機的氮氣純化而言，對于不用的企業(yè)客戶要求，有不同的凈化方式和工藝，下面就不同的用戶，簡單談談關于制氮設備氮氣純化的情況。

      第一種用戶：使用氮氣作為一般保護氣的，象鋼鐵行業(yè)中鋼板處理中的氮氣保護氣等，這種氮氣主要危害雜質為氧化性雜質，水、氧最為關鍵。對于這種用戶，我們采用脫氧干燥工藝流程，不脫除甲烷、氫等還原性雜質，可以節(jié)約設備投資，為用戶節(jié)省資金，使用全自動高純氣體凈化設備在線純化；

      第二種用戶：電子行業(yè)客戶，對于氮氣中的各種雜質要求都很高，必須采用2級工藝流程，并且要求全不銹鋼管道、容器、閥門，采用深度凈化工藝，使各種雜質指標均小于0.1ppm，采用精密過濾器使顆粒小于0.1um，可以采用全自動超純氣體凈化設備在線純化。

      第三種用戶：循環(huán)氮氣干燥工藝中的氮氣純化，一般只要求脫除氧，采用加氫催化脫氧的方式來進行純化，由于循環(huán)氮氣干燥系統(tǒng)中氮氣的循環(huán)量比較大，一般為3000—10000Nm3/h，對于水分不要求（系統(tǒng)本身帶有除水設備），所以采用加氫催化除氧的方式最為簡單有效，控制（自動控制）加入適當過量的氫氣（過量0.1—0.3%的氫氣），通過催化劑床層后，使氧和氫反應生成水，殘氧在1—3ppm以下（根據用戶要求設計催化劑的裝填量，最小投資達到使用要求的原則）。第四種用戶：生產瓶裝高純氣體的用戶，這種用戶一般不連續(xù)生產，建議采用手動高壓超純氣體凈化設備，高壓設備可以排除壓縮機的污染，能生產出純度更高的瓶裝氣，手動設備可以降低設備投資，是用戶不二的選擇。